Świat nauki stoi w obliczu potencjalnego przełomu, który może rozwiązać dwa gigantyczne problemy ludzkości jednocześnie: niedobór paliwa dla futurystycznych elektrowni termojądrowych oraz kwestię składowania niebezpiecznych odpadów radioaktywnych. Nowe symulacje sugerują, że to, co do tej pory chcieliśmy zakopać głęboko pod ziemią, może stać się kluczem do nieskończonej energii.
Energetyka termojądrowa od dekad pozostaje „świętym graalem” fizyków. Obiecuje czystą, bezpieczną i praktycznie niewyczerpaną energię, naśladując procesy zachodzące wewnątrz Słońca. Jednak na drodze do komercjalizacji tej technologii stoi prozaiczna, lecz poważna przeszkoda – brak paliwa. Jak analizuje zespół redakcyjny TopFlop.pl, choć deuter można łatwo pozyskać z wody morskiej, drugi niezbędny izotop – tryt – jest niezwykle rzadki i trudny do wyprodukowania. Najnowsze doniesienia ze świata fizyki wskazują jednak, że rozwiązanie leży w odpadach z tradycyjnych elektrowni jądrowych.
Problem trytu: Wąskie gardło fuzji jądrowej
Reaktory termojądrowe, takie jak budowany we Francji ITER czy planowany demonstracyjny reaktor DEMO, opierają się na fuzji deuteru z trytem. O ile zasoby deuteru są w zasadzie nieograniczone, o tyle tryt w naturze występuje w ilościach śladowych. Obecnie produkuje się go głównie w reaktorach typu CANDU, ale światowe zapasy szacuje się zaledwie na kilkadziesiąt kilogramów. To stanowczo za mało, by zasilić przyszłą sieć elektrowni fuzyjnych.
Tryt jest izotopem nietrwałym – jego okres połowicznego rozpadu wynosi nieco ponad 12 lat, co oznacza, że nie można go magazynować w nieskończoność. Naukowcy od dawna głowili się, jak zapewnić samowystarczalność reaktorów fuzyjnych w procesie zwanym „breedingiem” (powielaniem) trytu, zazwyczaj przy użyciu litu. Okazuje się jednak, że wydajność tego procesu może być niewystarczająca bez zewnętrznego wspomagania.
Odpady radioaktywne jako cenne źródło neutronów
Tutaj na scenę wkraczają najnowsze badania. Jak informuje niemiecki serwis Forschung und Wissen, fizycy z Barcelony przeprowadzili zaawansowane symulacje, które rzucają nowe światło na wykorzystanie wypalonego paliwa jądrowego.
Zamiast traktować wysokoaktywne odpady jako balast, badacze proponują wykorzystanie ich w procesie produkcji trytu. Kluczem jest tutaj strumień neutronów. Odpady nuklearne, choć nie nadają się już do podtrzymywania łańcuchowej reakcji rozszczepienia w klasycznym reaktorze, wciąż emitują promieniowanie i neutrony lub mogą służyć jako materiał powielający neutrony w odpowiednich warunkach.
Symulacje wykazały, że umieszczenie określonych typów odpadów nuklearnych w płaszczu reaktora fuzyjnego (tzw. breeder blanket) może znacząco zwiększyć efektywność produkcji trytu. Mówiąc prościej: radioaktywne śmieci pomagają przekształcić lit w paliwo fuzyjne szybciej i skuteczniej, niż zakładano w standardowych modelach.
Podwójna korzyść dla środowiska i gospodarki
Koncepcja ta jest rewolucyjna z dwóch powodów. Po pierwsze, zabezpiecza łańcuch dostaw paliwa dla energetyki przyszłości, co przybliża nas do odejścia od paliw kopalnych. Po drugie, proces ten może przyczynić się do utylizacji lub transmutacji części odpadów jądrowych, zmniejszając ich radiotoksyczność lub objętość, którą trzeba składować przez tysiące lat.
Chociaż badania są na etapie symulacji komputerowych, otwierają one drogę do nowych eksperymentów w obiektach takich jak ITER. Jeśli teoria potwierdzi się w praktyce, elektrownie jądrowe starego typu i nowe reaktory fuzyjne mogłyby stworzyć zamknięty ekosystem, w którym odpady z jednych stają się surowcem dla drugich. To byłby ostateczny dowód na to, że w fizyce i gospodarce o obiegu zamkniętym pojęcie „bezużytecznego odpadu” jest tylko kwestią braku odpowiedniej technologii.
Światowa nauka bacznie przygląda się tym wynikom, bo stawka jest wysoka – stabilna, czysta energia dla przyszłych pokoleń.
